專利名稱:含有改善的金屬成份的陶瓷制品及其制造方法
本發(fā)明一般涉及改善自承陶瓷體金屬成分的方法和改善后的制品。尤其是，本發(fā)明涉及這樣的自支承陶瓷體，它以母金屬的氧化反應(yīng)產(chǎn)物形成并具有在后成形階段改善的互相連接的含金屬的成分。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)這種陶瓷體的方法。
本申請(qǐng)的要點(diǎn)與1986年1月15日申請(qǐng)的共同未決和共同所有的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)818，943有關(guān)，該申請(qǐng)是1985年9月17日申請(qǐng)的系列號(hào)776，964的部分繼續(xù)申請(qǐng)，系列號(hào)776，964是1985年2月26日申請(qǐng)的系列號(hào)705，787的部分繼續(xù)申請(qǐng)，系列號(hào)705，787是1984年3月16日申請(qǐng)的系列號(hào)591，392的部分繼續(xù)申請(qǐng)，所有都以Marc S.Newkirk等人的名義，題目為“新型的陶瓷材料及其制造方法”。這些申請(qǐng)披露了生產(chǎn)自支承陶瓷體的方法，該陶瓷體是從母金屬前體生長(zhǎng)成的氧化反應(yīng)產(chǎn)物，熔融母金屬和氣相氧化劑反應(yīng)，形成一種氧化反應(yīng)產(chǎn)物，而該金屬經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)產(chǎn)物向氧化劑遷移，從而繼續(xù)形成生產(chǎn)出陶瓷多晶體，它能夠生長(zhǎng)成具有互相連接的金屬成分。通過(guò)采用的熔合的摻雜劑可以加強(qiáng)該工藝過(guò)程，例如在空氣中氧化的鋁母金屬的情況。通過(guò)采用施加于前體金屬表面上的外部摻雜劑可以改善這種方法，如在1986年1月27日申請(qǐng)的共同所有的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)822，999中所披露的。系列號(hào)822，999是1985年9月17日申請(qǐng)的系列號(hào)776，965的部分繼續(xù)申請(qǐng)，系列號(hào)776，965是1985年6月25日申請(qǐng)的系列號(hào)747，788的部分繼續(xù)申請(qǐng)，系列號(hào)747，788是1984年7月20日申請(qǐng)的系列號(hào)632，636的部分繼續(xù)申請(qǐng)，所有都以Marc S.Newkirk等人的名義，題目為“制造自支承陶瓷材料的方法”。
本申請(qǐng)的主題還與1986年1月17日申請(qǐng)的共同所有的共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)819，397有關(guān)，系列號(hào)819，397是1985年2月4日申請(qǐng)的系列號(hào)697，876部分繼續(xù)申請(qǐng)，兩者都以Marc S.Newkirk等人的名義題目為“復(fù)合陶瓷制品及其制造方法”。這些申請(qǐng)披露了生產(chǎn)自支承陶瓷復(fù)合材料的新型方法，這種方法是通過(guò)從母金屬向可滲透的填料塊體生長(zhǎng)出氧化反應(yīng)產(chǎn)物，由此陶瓷的基體滲入填料內(nèi)。
包含一種金屬硼化物、一種金屬成分、和，隨意地一種惰性填料的復(fù)合體在1986年3月7日申請(qǐng)的共同所有和共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)837，448中以Marc S.Newkirk等人的名義加以披露，題目為“制造自支承陶瓷復(fù)合體的方法及其由此生產(chǎn)的產(chǎn)品”。按照這個(gè)發(fā)明，熔融金屬滲入硼來(lái)源的塊體中，硼來(lái)源可以和惰性填料混合，并且與硼來(lái)源反應(yīng)，從而形成母金屬硼化物。控制條件以得出含有各種不同體積的陶瓷和金屬的復(fù)合體。
所有以前共同所有專利申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容都特意結(jié)合在此以供參考。
這些共同所有的專利申請(qǐng)的每一個(gè)的共同點(diǎn)都是陶瓷體實(shí)例的披露，該陶瓷體包含以一維或多維(通常以三維)互相連接的氧化反應(yīng)產(chǎn)物和一種或多種金屬組分或成分。金屬的體積，一般是包括母金屬的未氧化的組分和/或由氧化劑或填料還原的金屬，取決于像氧化反應(yīng)產(chǎn)物形成的溫度、氧化反應(yīng)可以進(jìn)行的時(shí)間長(zhǎng)短、母金屬的組成、摻雜劑材料的存在，任何氧化劑或填料材料還原組分的存在等這樣一類的因素。雖然某些金屬成分可被隔離或封閉，但常常是這種情況，即大量體積百分?jǐn)?shù)的金屬互相連接并且從陶瓷體的外表面可以看到。對(duì)這些陶瓷體已觀察到，這種互相連接的含有金屬的成分或組分可能以體積計(jì)可在大約百分之一到約百分之四十的范圍，有時(shí)會(huì)更高，例如像硼化物復(fù)合體的情況。
在具有互相連接，含金屬成分的陶瓷體的許多應(yīng)用中，該金屬組分有助于陶瓷體的性質(zhì)，并且可以加強(qiáng)之，特別是，該含金屬的組分，由于它的較大的延性，可以有助于陶瓷體的韌性或抗斷裂性。同樣，金屬組分在提供陶瓷體電導(dǎo)率可控的程度上可能很有用。
然而，還觀察到，對(duì)某些應(yīng)用而言，該互相連接的、含金屬的組分不能為預(yù)期的用途提供最佳性質(zhì)，并且在某些情況下，它甚至有損于陶瓷體的性質(zhì)。例如，當(dāng)用于生產(chǎn)鋁陶瓷體的母金屬起初是鋁并且所得到的互相連接的金屬實(shí)際上是鋁或鋁合金時(shí)，已觀察到雖然陶瓷體在正常條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以表現(xiàn)出良好的斷裂韌性或耐磨耗性，但是遭受高于約660℃這一鋁的相當(dāng)?shù)偷娜埸c(diǎn)溫度的作用，或者遭受能腐蝕掉鋁成分的含水的酸或堿環(huán)境時(shí)，它可能變壞。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)互相連接的金屬這樣變壞時(shí)，陶瓷體的某些性質(zhì)像斷裂韌性、強(qiáng)度、或耐磨耗性等都受到有害的影響。同樣，對(duì)這類陶瓷體在其他產(chǎn)品用途中而言，已觀察到該互相連接的金屬不能為像電導(dǎo)率、顯微硬度等等預(yù)期的用途提供最佳的性質(zhì)。
已知可以用金屬基體浸染，以改善石墨纖維的某些性質(zhì)，屬于Pepper等人的美國(guó)專利3，770，488號(hào)披露一個(gè)這樣的方法，就是用鋁或鎂基體浸染石墨纖維。為了用所需要的金屬獲得石墨纖維適當(dāng)?shù)臐?rùn)濕性，先用另一種金屬將石墨纖維滲透。然后將滲透過(guò)的石墨纖維與一個(gè)所需要的金屬浸漬熔融浴槽接觸，熔融金屬將滲透的金屬浸出，從而形成由所需金屬基體增強(qiáng)的石墨纖維。然而，該專利只對(duì)石墨纖維有效，而且并部認(rèn)為具有殘余互相連接金屬的多晶體陶瓷體可以在后成形操作中改善性質(zhì)。
簡(jiǎn)言之，本發(fā)明是針對(duì)置換大量互相連接的金屬組分的方法，互相連接的金屬組分是在其形成期間混合進(jìn)陶瓷體的，置換方法是在后成形階段中用外來(lái)的或第二金屬進(jìn)行置換。該外來(lái)金屬的選擇條件是要為陶瓷體預(yù)期的最后用途改善其開始形成的性質(zhì)。按照本發(fā)明的方法，陶瓷體是通過(guò)母金屬前體與氧化劑氧化反應(yīng)而形成的，如以上有關(guān)共同所有的專利申請(qǐng)中所述。該陶瓷具有互相連接的含金屬的組分或成分，金屬成分在一維或多維上至少分布于陶瓷的一部分，而且至少部分是明露的或從至少在陶瓷一個(gè)外表面上可以看到。該陶瓷體在這種表面上與從非固有的來(lái)源的許多外來(lái)的金屬接觸，外來(lái)的金屬在組成上不同于互相連接金屬的組成或成分，并且可以與互相連接的金屬互相擴(kuò)散。
兩種金屬產(chǎn)生互相擴(kuò)散(即原來(lái)在陶瓷體內(nèi)的含金屬成分向外擴(kuò)散，而外來(lái)的金屬向內(nèi)擴(kuò)散)。為促進(jìn)金屬的互相擴(kuò)散，最好是使一種或兩種金屬熔融。外來(lái)金屬的體積、與外來(lái)金屬接觸的面積、溫度范圍、和陶瓷體與外來(lái)金屬接觸的持續(xù)時(shí)間的選擇是使兩種金屬互相擴(kuò)散到需要的數(shù)量。原來(lái)在陶瓷體的含金屬成分的大部分，至少一部分由一種或多種外來(lái)的金屬組分所置換，然后外來(lái)金屬與陶瓷生成整體。陶瓷體的金屬含量，及由此得到的某一些性質(zhì)因此得到改善。
本發(fā)明的自支承陶瓷體包括多晶體氧化反應(yīng)產(chǎn)物，該產(chǎn)物具有(a)由母金屬和氧化劑氧化形成的互相連接的反應(yīng)產(chǎn)物晶體;(b)從陶瓷體的一個(gè)或多個(gè)表面至少部地明露的互相連接的含金屬組分。至少這種金屬成分的一部分被大量外來(lái)的金屬置換，該外來(lái)金屬在組成(即在成分和/或配合比上)上和原始形成的互相連接的金屬成分不同，由此改善了從氧化劑金屬氧化反應(yīng)原始產(chǎn)生的陶瓷體一種或多種性質(zhì)。
說(shuō)明書和附屬權(quán)利要求
中采用的下面的術(shù)語(yǔ)定義如下“陶瓷”不是不適當(dāng)?shù)鼐窒抻诮?jīng)典意義的陶瓷體，也就是說(shuō)其意義是完全由非金屬材料和無(wú)機(jī)材料組成，相反指的是一種物體，它是就組成或者主要性質(zhì)而論以陶瓷為主的，雖然該物體含有少量或大量一種或多種金屬成分(互相連接的和分離的)，這是來(lái)源于母金屬或來(lái)自氧化劑、摻雜劑或填料，按體積計(jì)最典型的范圍約在1-40%，但可能包含有更多的金屬。
“氧化反應(yīng)產(chǎn)物”通常是指任何處于氧化狀態(tài)的一種或多種金屬、化合物或其混合物，在氧化狀態(tài)下，該金屬放出電子給予另一元素，或與其共有電子。所以，在這個(gè)定義下，“氧化反應(yīng)物”包括一種或多種金屬與諸如本申請(qǐng)的描述的氧化劑的反應(yīng)產(chǎn)物。
“氧化劑”意思是指一種或多種合適的電子受主或電子共用體，并且在工藝過(guò)程條件可以是固體、液體或氣態(tài)(蒸氣)或它們的組合(例如一種固體和一種氣體的組合)。
用于“母金屬”一詞中和外來(lái)金屬一詞中的“金屬”意指相當(dāng)純的金屬，其中帶有雜質(zhì)和/或合金成分的市售金屬，以及合金和金屬的金屬間化合物。當(dāng)講到一種特定的金屬時(shí)，要在思想中帶有這個(gè)定義來(lái)理解該標(biāo)定的金屬，除非在上下文中另有說(shuō)明。例如，當(dāng)鋁為母金屬時(shí)，該鋁可以是相當(dāng)純的金屬(例如市售的99.7%純度的鋁)，或具有按重量計(jì)的約1%硅和鐵標(biāo)稱雜質(zhì)的1100鋁，或例如像5052之類的鋁合金。
圖1是按照本發(fā)明工藝過(guò)程處理類型的陶瓷體的示意圖。
圖2是代表本發(fā)明的方法的實(shí)施方案的圖解。
圖3a為一陶瓷體的光學(xué)照片，放大1000倍，是在試驗(yàn)系列1中生產(chǎn)出的陶瓷體，并且在其金屬成分改善以前用于實(shí)例1。
圖3b為圖3a計(jì)算機(jī)放大X射線圖，放大1000倍，圖中采用能量擴(kuò)散分光法照射存在的鋁金屬。
圖3c為一陶瓷體的光學(xué)照片，放大1000倍，是在試驗(yàn)系列1中生產(chǎn)出的陶瓷體，并且在按照實(shí)例1改善其金屬成分之后用于實(shí)例1。
圖3d為圖3c的計(jì)算機(jī)放大X射線圖，放大1000倍，圖中采用能量擴(kuò)散分光法照射存在的鎳金屬。
圖4a為一陶瓷體的光學(xué)照片，放大1000倍，是在試驗(yàn)系列3中生產(chǎn)出的陶瓷體，并且在其金屬成分改善之前用于實(shí)例3。
圖4b為圖4a的計(jì)算機(jī)放大X射線圖，放大1000倍，圖中采用能量擴(kuò)散分光法照射存在的鋁金屬。
圖4c為一陶瓷體的光學(xué)照片，放大1000倍，是在試驗(yàn)系列3中生產(chǎn)出的陶瓷體，并且按照實(shí)例3改善其金屬成分之后用于實(shí)例3。
圖4d為圖4c的計(jì)算機(jī)放大X射線圖，放大1000倍，圖中采用能量擴(kuò)散分光法照射存在的銅金屬。
按照本發(fā)明的方法，一種自承陶瓷體，具有互相連接的金屬成分，至少部分明露或從一個(gè)外表面(或多個(gè)外表面)可以看到，該陶瓷體與造成濃度梯度的外來(lái)金屬接觸。特別是，將陶瓷體和外來(lái)金屬加熱到一個(gè)溫度，高于陶瓷體內(nèi)互相連接的金屬的熔點(diǎn)或高于外來(lái)金屬的熔點(diǎn)，或高于兩者。因?yàn)闈舛忍荻榷诮饘俪煞趾屯鈦?lái)金屬之間發(fā)生互相擴(kuò)散。顯著數(shù)量的含金屬成分被外來(lái)的金屬所置換，該外來(lái)金屬成為最終陶瓷體的聚集體，從而改善或改變陶瓷體的性質(zhì)。雖然本發(fā)明下面的描述特別涉及以鋁作為母金屬，但應(yīng)清楚，像硅、鈦、錫、鋯和鉿等也可用作母金屬。
參考圖1，首先提供一自承陶瓷體10，它的制作，例如，是通過(guò)任一上面提到的共同所有的專利申請(qǐng)的方法。所以，提供一種母金屬，例如可能摻雜的鋁(如下面所詳細(xì)說(shuō)明的)作為氧化反應(yīng)產(chǎn)物的前體。將母金屬在一個(gè)合適的或鄰近氧化環(huán)境內(nèi)的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熔化。在該溫度下，或在該溫度范圍內(nèi)，熔融的金屬與氧化劑反應(yīng)形成多晶氧化反應(yīng)產(chǎn)物。至少部分氧化反應(yīng)產(chǎn)物保持與熔融金屬和氧化劑接觸并在兩者的中間，將熔融金屬吸引出來(lái)經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)產(chǎn)物與氧化劑接觸以便氧化反應(yīng)產(chǎn)物繼續(xù)在氧化劑和以前形成的氧化反應(yīng)產(chǎn)物之間的界面上形成。反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行一段足以形成多晶陶瓷體的時(shí)間，多晶陶瓷體主要由氧化反應(yīng)產(chǎn)物12和互相連接的金屬成分14組成，成分14分散或分布于該多晶體材料的部分或全部。在多晶體氧化反應(yīng)產(chǎn)物形成期間就地形成的金屬成分，至少是部分地明露或從至少陶瓷體的一個(gè)表面，如在表面15，可以看見(jiàn)。應(yīng)當(dāng)了解，多晶體陶瓷體可以呈現(xiàn)出某些孤立的金屬以及孔隙或氣孔(圖上未表示出來(lái))，該孤立的金屬和氣孔可能已取代了某些互相連接的金屬成分，但金屬(互相連接的和弧立的)和氣孔的體積百分?jǐn)?shù)將主要取決于像溫度、時(shí)間、摻雜劑，和母金屬類型這樣一些條件。
隨后將該陶瓷體的表面15的一個(gè)或多個(gè)表面與來(lái)自外部來(lái)源的第二或外來(lái)金屬16相接觸，并可保持在一合適的容器或坩堝18內(nèi)，在其中發(fā)生互相擴(kuò)散(見(jiàn)圖2)。應(yīng)當(dāng)清楚，在多晶體氧化反應(yīng)產(chǎn)物形成期間就地形成的金屬成分和來(lái)自外部來(lái)源的金屬之間的互相擴(kuò)散，可以是固體-固體、固體-液體、液體-固體、或液體-液體，其中這些詞是分別指外部金屬和原始陶瓷體的金屬成分的狀態(tài)。液體-液體的情況通常較佳，因?yàn)檫@樣的體系能在較短的期間產(chǎn)生有利變化的最后產(chǎn)物。即使在固體-固體的互相擴(kuò)散的情況下，如果互相擴(kuò)散的溫度高于化合的金屬最低熔點(diǎn)，如低共熔點(diǎn)體系的情況，可能發(fā)生液相傳速。外來(lái)金屬可以是相當(dāng)純的金屬、合金、或金屬間化合物，其選擇條件是能改變互相連接的含金屬成分的組成，從而改善最終陶瓷產(chǎn)品的性質(zhì)。所改善的性質(zhì)典型地包括例如斷裂韌性、硬度、磨耗、導(dǎo)電率、或化學(xué)穩(wěn)定性(即抗腐蝕、或氣化等等)等性能、供特殊用途的陶瓷體需通過(guò)特殊外來(lái)金屬的選擇進(jìn)行改善或優(yōu)化來(lái)決定其性質(zhì)。
所選定第二或外來(lái)金屬將主要取決于需求的最終性能，還取決于像溫度、時(shí)間、互溶性等等，如下面更詳細(xì)的說(shuō)明。用來(lái)置換互相連接金屬(包括合金和金屬間化合物)的合適的外來(lái)金屬可以包括，例如，鎳、銀、鐵、鈦、銅、鈾、鉻、鈷、釩、硅、鉬、鎢、鍺、錫、鎂、釔、鋯、鉿、鈮、錳、鉑、鈀、金、鋅、鋁和鉛，以及它們的合金和金屬間化合物，其中包括不銹鋼，碳素鋼，和特殊目的的合金，例如鉻鎳鐵合金(Inconels)、耐蝕耐熱鎳基合金(Hastelloys)、耐高熱鎳基合金(Waspalloys)、蒙乃爾高強(qiáng)耐蝕銅合金(Monels)、和鎢鉻鈷合金(Stellites)。
在一優(yōu)選實(shí)施方案中，例如在圖1和2中所示，陶瓷體10浸入或沒(méi)入裝在坩堝18的熔融外來(lái)金屬16的池中。在需要的場(chǎng)合，該陶瓷體可以部分地浸入熔融外來(lái)金屬的池中，以便限制在該陶瓷體內(nèi)置換金屬的深度，特別限制這種置換只在或鄰近的一個(gè)表面上。例如，如果外來(lái)金屬混合進(jìn)陶瓷體以改善其抗腐蝕性或硬度，則可必須或要求只改善該一個(gè)表面(或多個(gè)表面)。外來(lái)金屬16的體積比在陶瓷體10內(nèi)原始形成的能夠看見(jiàn)的互相連接的含金屬的組分要大的多。用這樣的方式，含金屬的組分與外來(lái)金屬的最大的或最優(yōu)的置換更容易得到。也就是說(shuō)，有利于得到足夠數(shù)量的外來(lái)金屬，以便當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，原始含金屬的組分整個(gè)濃度要比外來(lái)金屬的顯著為低，從而可得到原始金屬組分與外來(lái)金屬更完全的置換。外來(lái)金屬的體積比互相連接的金屬組分的體積或者至少比互相連接的金屬被置換的那部分一般要大5到50倍，但可能更大。該體積的差別取決于像要求置換的百分?jǐn)?shù)、和在陶瓷體內(nèi)需要置換的深度這樣一些因素。例如，由鋁母金屬通過(guò)空氣氧化形成的并且有顯著數(shù)量含鋁組分的α-氧化鋁的陶瓷體用鎳進(jìn)行置換，最好是至少按體積計(jì)多出20倍的鎳外來(lái)金屬去置換按體積約95%的，原始互相連接的含鋁組分，從而加強(qiáng)最終陶瓷體的韌性和抗腐蝕的性能。在必要的場(chǎng)合，當(dāng)需要置換較少的原始含金屬的組分時(shí)，在工藝過(guò)程中可以采用較低比例的外來(lái)金屬，也就是說(shuō)，特意地使原始含金屬的組分在陶瓷內(nèi)留下顯著的數(shù)量。這個(gè)結(jié)果會(huì)是所需要的，例如，當(dāng)在外來(lái)金屬和原始金屬組分之間形成合金時(shí)，合金會(huì)具有不同于外來(lái)金屬和原始金屬組分的性質(zhì)，或具有優(yōu)于原始組分或外來(lái)金屬的性質(zhì)。在與體積比例相聯(lián)系的確定置換中，另一個(gè)因素是外來(lái)金屬與含金屬的組分的溶解度或互溶性。因此，互相擴(kuò)散和一種金屬置換另一種金屬隨溶解度或互溶性的增大而增大?；ハ鄶U(kuò)散的數(shù)量或程度可以通過(guò)陶瓷體與外來(lái)金屬接觸時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)控制。
對(duì)于置換只發(fā)生在或接近陶瓷體表面這種方案，接觸時(shí)間可以相當(dāng)短。這就是說(shuō)，在陶瓷體一個(gè)或多個(gè)表面上含金屬的組分會(huì)被外來(lái)金屬所置換，從而使其余或內(nèi)部的陶瓷體實(shí)際上沒(méi)有變化。
選擇溫度以及時(shí)間來(lái)控制互相擴(kuò)散深度和互相擴(kuò)散發(fā)生的速度。例如，溫度可以維持在低于一種金屬或兩種金屬的熔點(diǎn)，以提供固體-固體擴(kuò)散或固體-液體擴(kuò)散，這兩種擴(kuò)散通常都比液-液擴(kuò)散要慢。當(dāng)置換打算在或靠近陶瓷表面進(jìn)行而不是遍布整個(gè)物體時(shí)，較低的溫度是非常有用的。此外，可選擇溫度來(lái)改變(降低或增大)金屬的粘度和/或互溶性，從而改變互相擴(kuò)散的速度。溫度還可用來(lái)促進(jìn)在最終產(chǎn)品中出現(xiàn)有特種合金或金屬化合物。
因此，工藝系統(tǒng)進(jìn)行的溫度和時(shí)間可能取決于若干因素，諸如在原始形成的陶瓷體中含金屬組分的組成，外來(lái)金屬的組成、所需互相擴(kuò)散的數(shù)量，以及在陶瓷體內(nèi)所需要置換的深度等。最好是在大多數(shù)情況下，所采用的溫度應(yīng)當(dāng)高于至少一種金屬的熔點(diǎn)，而尤其好的是在大多數(shù)情況下，比兩種金屬的熔點(diǎn)都高。此外，可以選擇更高的溫度以便增加互相擴(kuò)散發(fā)生的速度。在該實(shí)施方案中，由鋁母金屬和空氣形成α-氧化鋁陶瓷體，從而遺留下含金屬鋁的組分，鎳用作外來(lái)的金屬，對(duì)液體-液體互相擴(kuò)散的最優(yōu)溫度范圍約為1650℃，這個(gè)溫度等于或稍高于鎳、鋁以及在工藝過(guò)程中形成的金屬間化合物的熔點(diǎn)。同樣，當(dāng)鎳對(duì)含金屬組分的體積比率約為20∶1時(shí)，含金屬組分的約95%可以用鎳置換，在約55到75小時(shí)或更少的時(shí)間內(nèi)得出的樣品約0.100-0.125英寸厚具有互相連接的金屬試樣。然而，應(yīng)當(dāng)清楚，這些體積比率和時(shí)間以及溫度條件僅僅是舉例說(shuō)明的，而該工藝過(guò)程條件是能夠加以改善的。在低于鎳的熔點(diǎn)下但高于鋁的熔點(diǎn)下可以導(dǎo)致固體-液體的互相擴(kuò)散，但互相擴(kuò)散的速度會(huì)更慢。更進(jìn)一步，升高溫度但低于鋁的熔點(diǎn)，可以使固體-固體互相擴(kuò)散的工藝過(guò)程進(jìn)行，對(duì)只置換陶瓷體很有限的表面深度的情況，固-固互相擴(kuò)散是理想的。
在需要的場(chǎng)合，可將陶瓷體的系統(tǒng)和/或外來(lái)金屬體進(jìn)行攪拌或振動(dòng)來(lái)促進(jìn)混合，并且從而加強(qiáng)互相擴(kuò)散過(guò)程。特別是，可以向盛裝陶瓷體和外來(lái)金屬的坩堝或熔融施加超聲波能，從而增大互相擴(kuò)散的速度。另外的方法是在全部或部分過(guò)程中機(jī)械地震蕩或搖動(dòng)坩堝或容器。
在采用液體-液體互相擴(kuò)散的優(yōu)選實(shí)施方案中，當(dāng)外來(lái)金屬仍為熔融狀態(tài)時(shí)，將陶瓷體從盛裝的坩堝中取出。令多余的金屬?gòu)奶沾审w表面上流掉。發(fā)現(xiàn)潤(rùn)濕和/或毛細(xì)作用一般足夠在陶瓷內(nèi)保持改善的含金屬的組分。陶瓷體的表面可以通過(guò)研磨、切削、噴砂、腐蝕等等最后加工或清理，或者令其保持原樣不動(dòng)。
正如上面所說(shuō)明的，該陶瓷體是按照在共同所有的專利申請(qǐng)中披露的工藝過(guò)程從一種合適的母金屬制造出來(lái)的。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，通過(guò)采用將填料塊體放置在與該母金屬相鄰近并相接觸的方法生產(chǎn)出一種復(fù)合體，并且將此工藝過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行直到氧化反應(yīng)產(chǎn)物已經(jīng)滲透過(guò)填料床到達(dá)受到隔離裝置限制的邊界上為止。該填料塊體，最好預(yù)先成型為一定形狀，是充分多孔的或可滲透的能在氣相氧化劑的場(chǎng)合，使氧化劑滲透進(jìn)填料并與金屬接觸，適應(yīng)填料內(nèi)氧化反應(yīng)產(chǎn)物的生長(zhǎng)。另一方面，氧化劑可以容納在填料內(nèi)或者包含著填料。該填料可以包括任何合適的材料，諸如顆粒狀、粉狀、片狀、空心體、球狀、纖維狀、晶須狀等等它們一般是陶瓷材料。如果用涂層方法防止與外來(lái)金屬互相擴(kuò)散，或者如果還需要通過(guò)與外來(lái)金屬互相擴(kuò)散改善填料的性質(zhì)，則可采用金屬填料像金屬的顆?；蚶w維。進(jìn)而，填料床可以包括網(wǎng)狀、棒狀加強(qiáng)筋、板狀筋或絲狀筋。一般在這些多晶體陶瓷結(jié)構(gòu)，包括陶瓷復(fù)合體中，氧化反應(yīng)產(chǎn)物晶體是互相連接的，并且合金屬的成分至少部分地互相連接而從該陶瓷體的一個(gè)外表面上可以看見(jiàn)。
正如在共同所有的專利申請(qǐng)所說(shuō)明的，與母金屬一同使用的摻雜劑材料，在某些場(chǎng)合下，對(duì)氧化反應(yīng)過(guò)程有促進(jìn)作用，特別是在采用鋁作為母金屬的體系中。摻雜劑的一種作用或多種作用可能取決于除了摻雜劑本身以外的許多因素。這類因素包括，例如，當(dāng)采用兩種或多種摻雜劑時(shí)的特殊組合，外部施加的同與母金屬熔合的摻雜劑組合的摻加劑的使用、一種或幾種摻雜劑的濃度、氧化的環(huán)境、和工藝過(guò)程條件。
與母金屬一同使用的一種或多種摻雜劑(1)可以作為鋁母金屬的合金成分，(2)可以施加到至少母金屬的一部分表面上，或(3)可以施加到或混合進(jìn)填料材料或預(yù)制件一部分或全部?jī)?nèi)，或者可以采用工藝技術(shù)(1)、(2)或(3)的任何組合。例如，一種熔合的摻雜劑可以單獨(dú)用，或者與第二個(gè)外部施加的摻雜劑結(jié)合使用。在工藝技術(shù)(3)的情況下，外加的一種或幾種摻雜劑是施加于填料的，可以像在共同所有的專利申請(qǐng)中所說(shuō)明的任一合適方法進(jìn)行操作。
對(duì)鋁母金屬非常有用的摻雜劑，特別是用空氣作為氧化劑，包括鎂、鋅、和硅，或單獨(dú)或彼此組合，或者與其他摻雜劑組合，如下面所描述的。這些金屬或這些金屬的合適來(lái)源，可以熔合進(jìn)鋁基母金屬內(nèi)，每一種的濃度以所得摻雜的金屬的總重為基礎(chǔ)約0.1～10%，這些摻雜劑材料或其合適的來(lái)源(例如Mg O，Zn O或Si O2)也可用來(lái)外加到母金屬上。此外，以鋁硅合金作母金屬，用空氣作氧化劑，通過(guò)采用Mg O作為表面摻雜劑，摻雜量約比每克要氧化的母金屬0.0008克還大，并且比要施加MgO的母金屬每平方厘米0.003克還大，這樣可以得到氧化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)。
另外一些與用空氣氧化的鋁母金屬非常有效的摻雜劑材料實(shí)例有鈉、鍺、錫、鉛、鋰、鈣、硼、磷、和釔，這些可以單個(gè)使用，或和一種或多種其他摻雜劑組合使用，取決于氧化劑和工藝過(guò)程條件。像鈰、鑭、鐠、釹和釤這樣一類的稀土元素也是非常有用的摻雜劑，這也是尤其與其他摻雜劑組合使用時(shí)。所有摻雜劑材料如在共同所有的專利申請(qǐng)對(duì)鋁母金屬體系在促進(jìn)多晶體氧化反應(yīng)產(chǎn)物生長(zhǎng)上非常有效。
固體、液體或氣相(氣體)氧化劑，或這些氧化劑的組合，如上所述都可以采用。例如，典型的摻雜劑包括，不限于此，氧、氮、囟素、硫、磷、砷、碳、硼、硒、碲，及其化合物以及它們的混合物，例如，氧化鋁(作為氧的來(lái)源)，甲烷、乙烷、丙烷、乙炔、乙烯、及丙烯(作為碳的來(lái)源)，以及像空氣、H2/H2O和CO/CO2這樣一類的混合物，后二者(即H2/H2O和CO/CO2)在降低環(huán)境的氧活性上很有用。
雖然任何合適的要氧化劑都可以使用，但下面描述的本發(fā)明的特定的方案是指采用氣相氧化劑的。如果采用氣體或蒸氣氧化劑，例如，空氣，作為氣相氧化劑和填料一起使用，該填料能為氣相氧化劑所透過(guò)，因此通過(guò)填料床暴露于氧化劑，氣相氧化劑透過(guò)填料床在那里與熔融的母金屬接觸。“氣相氧化劑”一詞是指汽化的或一般氣態(tài)的物質(zhì)，可以提供氧化氣氛。例如，氧或含氧氣體(包括空氣)的混合物是最佳的氣相氧化劑，在以鋁為母金屬的場(chǎng)合，為了明顯的經(jīng)濟(jì)原因，通常使用空氣是最佳的。當(dāng)一種氧化劑確定含有或包含一特定氣體或蒸氣時(shí)，這是指一種氧化劑其中指定的氣體或蒸氣在所采用的氧化環(huán)境下所取得的條件下是唯一的、主要的或至少是母金屬的重要的氧化劑。例如，雖然空氣主要的成分是氮，但對(duì)母金屬來(lái)說(shuō)，空氣中的氧是唯一的氧化劑，因氧比氮是明顯地更強(qiáng)的氧化劑。所以空氣適合“含氧氣氧化劑”的定義，而不適合“含氮?dú)庋趸瘎钡亩x。如在這里在權(quán)利要求
中所采用的“含氮?dú)怏w氧化劑”的一個(gè)例子是“混合氣體”，它含有約96%(體積)的氮和約4%(體積)的氫。
當(dāng)采用固體氧化劑時(shí)，通常是散布在整個(gè)填料床內(nèi)或者是鄰近母金屬的一部分填料床內(nèi)，以顆粒的形狀與填料混合，或者也許作為在填料顆粒上的涂層。任何合適的固體氧化劑都可以使用，包括像硼或碳或還原性的化合物，如二氧化硅或某些比母金屬的硼化反應(yīng)產(chǎn)物熱動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性還低的硼化物。例如，當(dāng)采用硼或可還原的硼化物作為鋁母金屬的固體氧化劑時(shí)，將得到的氧化反應(yīng)產(chǎn)物為硼化鋁。
在某些情況下，與固體氧化劑的氧化反應(yīng)可進(jìn)行得如此之快，以致由于過(guò)程的放熱性質(zhì)，而使氧化反應(yīng)產(chǎn)物趨向熔化。這種現(xiàn)象會(huì)降低陶瓷體的微觀結(jié)構(gòu)均勻性。這種快速放熱反應(yīng)可以通過(guò)向組成內(nèi)混進(jìn)低活性的惰性填料來(lái)避免。這種填料吸收反應(yīng)熱降低任何逸出效應(yīng)。這種合適的惰性填料的一個(gè)例子是和所希望的氧化反應(yīng)產(chǎn)物相同的一種惰性填料。
如果采用液體氧化劑，則填料床的全部或鄰近熔融金屬的填料床的一部分，用氧化劑浸漬。例如，該填料可以如通過(guò)浸入氧化劑中浸漬填料來(lái)進(jìn)行涂敷和浸泡。關(guān)于液體氧化劑是指在氧化反應(yīng)條件下是一個(gè)液體，因此液體氧化劑可以具有固體的前體，例如一種鹽，它在氧化反應(yīng)條件下是熔融狀態(tài)。另一方面，液體氧化劑可以是液體的前體，例如一種材料的溶液，采用它來(lái)浸漬填料的部分或全部，并且在氧化反應(yīng)條件下它能熔融或分解以提供一種合適的氧化劑的一部分。如在這里定義的液體氧化劑的實(shí)例包括低熔融的玻璃。
當(dāng)在陶瓷體形成中采用氣相氧化劑時(shí)，隔離裝置可以和填料材料或填料預(yù)制件一同使用來(lái)抑止氧化反應(yīng)產(chǎn)物在隔離裝置以外生長(zhǎng)或發(fā)展。合適的隔離裝置可以是任何材料、化合物、元素、混合物或諸如此類。在本發(fā)明的工藝過(guò)程條件下，隔離裝置保持完整、不揮發(fā)、并且最好能透過(guò)氣相氧化劑，同時(shí)能局部防止、抑制、停止、干擾、阻礙氧化反應(yīng)產(chǎn)物的繼續(xù)生長(zhǎng)，或諸如此類的作用。與鋁母金屬一起使用的合適的隔離裝置包括硫酸鈣(熟石膏)、硅酸鈣，和波特蘭水泥及其混合物，典型的是向填料材料施加料漿或灰膏。這些隔離裝置還包括合適的可在加熱時(shí)排掉除的可燃燒的或可揮發(fā)的材料，或者在加熱時(shí)能分解的材料，以便增大隔離裝置的孔隙率和滲透性，更進(jìn)一步，隔離裝置可以包括合適的耐火顆粒來(lái)降低任何可能的，否則就會(huì)在工藝過(guò)程中發(fā)生的收縮或開裂。具有實(shí)際上像填料床或填料預(yù)成型體一樣膨脹系數(shù)的這種顆粒是特別理想的。例如，如果預(yù)成型體包含氧化鋁，并且產(chǎn)生包含氧化鋁的陶瓷體，則隔離裝置可以與氧化鋁顆?；旌?，顆粒理想的尺寸是大約20-1000目、但可能更細(xì)。其他隔離裝置包括耐火材料陶瓷或金屬包層，它至少在一端是開放的，以便使氣相氧化劑能透入填料床并與熔融母金屬接觸。
以下舉例說(shuō)明本發(fā)明某些方面的實(shí)踐。
對(duì)下面五個(gè)實(shí)例的每一個(gè)都通過(guò)在空氣中將作為母金屬的5052鋁合金(名義上含有2.5%(重量)的鎂和大約1%(重量)的其他物質(zhì))進(jìn)行氧化，來(lái)制備由α-氧化鋁和互相連接的鋁組成的陶瓷體，方法如上所述。二氧化硅(小于140目)作為摻雜劑外加到每一金屬填料的表面上，并且將每個(gè)填料放在氧化鋁耐火顆粒(90目，E1剛玉，來(lái)自Norton公司)的床中，使生長(zhǎng)表面與床表面一樣高并且直接暴露于空氣中。將每一實(shí)驗(yàn)系列的操作條件都列入下面表1中。X-射線圖分析采用能量擴(kuò)散分光法(EDS Energy Dispersive Spectrometry)圖析說(shuō)明在所得陶瓷體內(nèi)元素的相分布，確定金屬鋁的存在。通過(guò)用電導(dǎo)測(cè)量說(shuō)明鋁的互相連接性。在每一種金屬組分改善以后的系列1(實(shí)例1)和系列3(實(shí)例3)中的陶瓷體采用同樣的X-射線EDS技術(shù)分析。光學(xué)照片和得自這些分析的計(jì)算機(jī)放大(computer-enchanced)圖分別示于圖3a-d和4a-d。
表1工藝過(guò)程條件試驗(yàn)系 坯體 外加摻 凝固點(diǎn) 在凝固點(diǎn)溫列號(hào) 尺寸 雜劑 溫度 度下的時(shí)間1 2個(gè)棒狀試件 1克 1125℃81/2英寸×2英寸 5小時(shí)升溫 72小時(shí)×1/2英寸 5小時(shí)降溫2 8個(gè)棒狀試件 1克 1125℃9英寸×2英寸 5小時(shí)升溫 17天×1/2英寸 20小時(shí)降溫3 8個(gè)棒狀試件 12克 1125℃2英寸×9英寸 10小時(shí)升溫 154小時(shí)×1/2英寸 15小時(shí)降溫和個(gè)板狀試件8英寸×9英寸×1/4英寸4 1個(gè)棒狀試件 4.9克 1050℃2英寸×9英寸 6小時(shí)升溫 192小時(shí)×1/2英寸 20小時(shí)降溫表1(續(xù))工藝過(guò)程條件試驗(yàn)系 坯體 外加摻 凝固點(diǎn) 在凝固點(diǎn)溫列號(hào) 尺寸 雜劑 溫度 度下的時(shí)間5 3個(gè)棒狀試件 1克 1125℃9英寸×8英寸 10小時(shí)升溫 168小時(shí)×1/2英寸 30小時(shí)降溫實(shí)例1將重20.06克的鎳金屬塊放在試驗(yàn)系列1中生產(chǎn)出來(lái)的陶瓷體頂部，該陶瓷體重7.63克，尺寸為1-11/16英寸長(zhǎng)，7/16英寸寬，3/16英寸厚。然后將該鎳金屬和陶瓷體的組裝件包裹在鎳箔(0.127mm厚)內(nèi)。將該組裝件在流速為25立方厘米/分的氬氣氛中，在1200℃加熱69 1/2小時(shí)。所得陶瓷體具有互相連接的含金屬的組分，該組分含有Ni-Al相，其中含按重量計(jì)約33.0～48.3%的Ni，51.2～66.4%的Al，和微量的Si，如能量擴(kuò)散分光(EDS)X-射線分析所示。圖3a是試驗(yàn)系列1的陶瓷產(chǎn)品在放大1000倍的光學(xué)照片，圖3b為通過(guò)該產(chǎn)品的EDS的放大的計(jì)算機(jī)圖，表明鋁金屬組分。圖3c為改善后的實(shí)例1的最后產(chǎn)品放大1000倍的光學(xué)照片，并且將通過(guò)本產(chǎn)品的EDS的放大的計(jì)算機(jī)圖用于說(shuō)明圖3d中的鎳的分布。這些圖清楚地說(shuō)明通過(guò)用鎳至少置換一部分鋁對(duì)原始金屬組分的改善。
實(shí)例2重復(fù)實(shí)例1的步驟，采用得自試驗(yàn)系列2重6.36克的陶瓷塊和重15.9克的鎳塊，但在1250℃溫度下經(jīng)過(guò)66.5小時(shí)。將在最后產(chǎn)物中的互相連接金屬組分通過(guò)能量擴(kuò)散分光X-射線分析方法進(jìn)行分析，含有按重量計(jì)約94.5%的鎳和5.5%的鋁。
實(shí)例3來(lái)自試驗(yàn)系列3重2.70克的陶瓷體(尺寸為15/16英寸×3/8英寸×1/8英寸)放在一個(gè)陶瓷舟內(nèi)并且用39.90克銅丸(99.9%純度)遮蓋。在圖4a中所示為系列3的產(chǎn)品放大1000倍的光學(xué)照片，并且在圖4b中表明了該同一產(chǎn)品，圖4b所示為同樣的產(chǎn)品通過(guò)EDS，照射存在的鋁金屬上放大1000倍的放大計(jì)算機(jī)圖。將4.90克氧化鋁塊放在銅丸頂部防止坯體浮動(dòng)。將該組裝件在5～10立方厘米/分流動(dòng)速度的氬氣氛中在1250℃下加熱24小時(shí)。在最后陶瓷產(chǎn)品的互相連接的金屬組分中平均含銅量約41.2%(重量)，鋁含量約57.8%(重量)，其余為微量的硅和鎂。圖4c是改善的產(chǎn)品放大1000倍的光學(xué)照片，而圖4d表明通過(guò)放大的計(jì)算機(jī)EDSX-射線圖測(cè)定的銅的分布。
實(shí)例4將來(lái)自試驗(yàn)系列4的1.92克陶瓷體的樣品(尺寸為13/16英寸×5/16英寸×1/8英寸)放在一個(gè)帶蓋的1018鋼容器內(nèi)，總重19.53克，在一個(gè)陶瓷舟內(nèi)以1350℃的溫度加熱48-1/4小時(shí)。最后陶瓷產(chǎn)品只包含約66.1%(重量)的鋁和來(lái)自1018鋼中的顯著數(shù)量的鐵和錳，該最后產(chǎn)品的金屬組分表明原始金屬組分部分地已由外來(lái)金屬所置換。
實(shí)例5將尺寸為1/2英寸×1/10英寸×3/8英寸來(lái)自系列5的陶瓷體放在陶瓷坩堝內(nèi)并用125克純銀粒(S-166，來(lái)自Fishen科學(xué)公司)。將一個(gè)十字架粘在坩堝邊上，防止樣品浮動(dòng)。將該組裝件在空氣內(nèi)以1000℃的溫度加熱16小時(shí)。經(jīng)過(guò)分析，最后產(chǎn)品的金屬組分含有約97%(重量)的銀和約3%(重量)的鋁。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)含有改善金屬組分的自承陶瓷的方法，該方法包括以下步驟(a)提供一種自承陶瓷體，該陶瓷體包括(i)由一種熔融母金屬前體與一種氧化劑氧化形成的多晶體氧化反應(yīng)產(chǎn)物，(ii)互相連接的含金屬組分，至少能部分地從上述的陶瓷體的一個(gè)或多個(gè)表面看見(jiàn)；(b)上述陶瓷體的一個(gè)表面或多個(gè)表面與不同于上述的互相連接的含金屬組分的許多外來(lái)金屬接觸，在一定的溫度下，并經(jīng)過(guò)能足夠互相擴(kuò)散的時(shí)間，從而至少上述含金屬組分的一部分由上述外來(lái)金屬置換；(c)回收具有改善的含金屬組分的陶瓷體。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中母金屬是選自由鋁、硅、鈦、錫、鋯和鉿組成的一組金屬中。
3.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中母金屬為鋁并且含金屬組分包括鋁。
4.如權(quán)利要求
1、2或3任一所述的方法，其中外來(lái)金屬包括至少一種組分選自由鎳、鐵、銀、鈦、釩、銅、鈾、鈷、鉻、鉬、硅、鎢、鍺、錫、鎂、釔、鋯、鉿、鈮、錳、鉑、鈀、金、鋅、鋁、鉛，及其合金、金屬間化合物和它們的混合物組成的一組物質(zhì)中。
5.如權(quán)利要求
1、2、3或4中任一權(quán)項(xiàng)所述的方法，其中外來(lái)金屬的體積至少比待置換的金屬組分的體積大五倍。
6.如權(quán)利要求
1、2、3或4中任一權(quán)項(xiàng)所述的方法，其中在陶瓷體與外來(lái)金屬接觸以前，該互相連接的含金屬組分約陶瓷體體積的1到40%。
7.如權(quán)利要求
1、2、3或4中任一權(quán)項(xiàng)所述的方法，在所說(shuō)的接觸步驟，另外包括對(duì)所說(shuō)的陶瓷體和/或所說(shuō)的外來(lái)金屬進(jìn)行攪拌。
8.如權(quán)利要求
1、2、3、4、6或7中的任一權(quán)項(xiàng)所述的方法，其中在所說(shuō)的接觸步驟，所說(shuō)的溫度高于所說(shuō)的外來(lái)的金屬或所說(shuō)的含金屬組分或其混合物的熔點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求
1、2、3或4中任一權(quán)項(xiàng)所述的方法，其中的自承陶瓷體還包括填料，該填料被所說(shuō)的多晶氧化反應(yīng)產(chǎn)物所透過(guò)。
10.如上述任一權(quán)利要求
所述的由母金屬氧化生成自承陶瓷體的方法，進(jìn)一步包括如下步驟(a)在有氣相氧化劑存在下，將所說(shuō)的母金屬加熱形成熔融母金屬體，并且使所說(shuō)的熔融母金屬與所說(shuō)的氧化劑在所說(shuō)的溫度下形成氧化反應(yīng)產(chǎn)物，該產(chǎn)物與所說(shuō)的熔融金屬體和所說(shuō)的氧化劑接觸并延伸進(jìn)兩者之間，(b)繼續(xù)維持溫度來(lái)保持金屬的熔融狀態(tài)，并逐漸地通過(guò)氧化反應(yīng)產(chǎn)物向氧化劑抽引熔融的金屬，以便氧化反應(yīng)產(chǎn)物在氧化劑和以前形成的氧化反應(yīng)產(chǎn)物之間的界面上繼續(xù)形成，(c)繼續(xù)所說(shuō)的反應(yīng)經(jīng)過(guò)一段充分時(shí)間足以產(chǎn)生所說(shuō)的陶瓷體，該陶瓷體包括所說(shuō)的氧化反應(yīng)產(chǎn)物和互相連接的含金屬組分，這種組分至少部分互相連接并且至少?gòu)奶沾梢粋€(gè)外表面可以部分看到，所說(shuō)的陶瓷體的所說(shuō)的外表面與不同于母金屬的一種外來(lái)金屬相接觸，以便在所說(shuō)的金屬之間建立一個(gè)濃度梯度并使有充分時(shí)間所說(shuō)的兩金屬間的互相擴(kuò)散。
11.一種自承陶瓷體包括(a)由熔融金屬前體與氧化劑氧化而形成的多晶體氧化反應(yīng)產(chǎn)物，和(b)一種互相連接的含金屬組分，至少向所說(shuō)的陶瓷體的一個(gè)或多個(gè)表面上部分明露，并且至少其一部分是通過(guò)互相擴(kuò)散而來(lái)自外部來(lái)源，這種互相擴(kuò)散發(fā)生于所說(shuō)的多晶體氧化反應(yīng)產(chǎn)物形成的后操作中，所說(shuō)的多晶體氧化反應(yīng)產(chǎn)物形成期間就地形成的第一金屬和來(lái)自所說(shuō)的外部來(lái)源的第二金屬之間，從而所說(shuō)的陶瓷體具有從所說(shuō)的氧化作用所形成的陶瓷體改善了的一種或多種性質(zhì)。
12.如權(quán)利要求
11所述的陶瓷體，其中互相連接的合金屬組分的體積百分?jǐn)?shù)約為1-40%。
13.一種自承陶瓷體，該陶瓷體包括(a)由熔融金屬前體與氣相氧化劑氧化形成的α-氧化鋁作為多晶體氧化反應(yīng)產(chǎn)物，和(b)約1-40%(體積)的互相連接的含金屬組分至少向所說(shuō)的陶瓷體的一個(gè)或多個(gè)表面部分明露，并且至少其一部分是通過(guò)互相擴(kuò)散而來(lái)自外部的來(lái)源，這種在所說(shuō)的多晶體氧化反應(yīng)產(chǎn)物的形成后操作中發(fā)生在第一金屬和第二金屬之間的互相擴(kuò)散，第一金屬是在所說(shuō)的多晶體氧化反應(yīng)產(chǎn)物形成期間就地形成的，第二金屬是來(lái)自所說(shuō)的外部來(lái)源，從而所說(shuō)的陶瓷體具有從所說(shuō)的氧化作用所形成的陶瓷體改善的一種或多種性質(zhì)。
專利摘要
一種生產(chǎn)具有含改善的金屬組分的自承陶瓷體的一種方法，該方法包括首先提供一種自承陶瓷體該陶瓷體包括(i)由一種熔融母金屬前體與一種氧化劑氧化形成的多晶體氧化反應(yīng)產(chǎn)物，和(ii)互相連接的含金屬組分，至少?gòu)乃f(shuō)的陶瓷體的一個(gè)或多個(gè)表面可以部分地看到。陶瓷的一個(gè)表面或多個(gè)表面與許多不同于所說(shuō)的互相連接的含金屬組分的外來(lái)金屬相接觸，在一定的溫度下并經(jīng)過(guò)充分時(shí)間使其能互相擴(kuò)散，因此，至少所說(shuō)的含金屬組分的一部分被所說(shuō)的外來(lái)金屬所置換。所得到的具有改變了金屬組分的陶瓷體表現(xiàn)出改良的或改善的性質(zhì)。
文檔編號(hào)C23C10/22GK87105586SQ87105586
公開日1988年4月13日 申請(qǐng)日期1987年8月13日
發(fā)明者馬克·S·紐克爾克, 安德魯W·厄爾克哈特, 哈利R·茲威克爾 申請(qǐng)人:蘭克西敦技術(shù)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan